Мощность котельной – параметр надежной работы

Блочно-модульные котельные - это мобильные котельные установки, предназначенные для обеспечения теплом и горячей водой объектов как жилых, так и производственных назначений. Все оборудование размещено в одном или нескольких блоках, которые потом стыкуются между собой, устойчиво к пожарам и перепадам температуры. Перед тем как остановиться на данном типе энергоснабжения, необходимо правильно провести расчёт мощности котельной.

Блочно-модульные котельные разделяются по виду используемого топлива и могут быть твердотопливными, газовыми, жидко-топливными и комбинированными.

Для комфортного проживания дома, в офисе или на производстве в холодное время года нужно озаботиться хорошей и надёжной системой отопления для здания или помещения. Для правильного расчёта тепловой мощности котельной нужно обратить внимание на несколько факторов и параметров здания.

Здания проектируются таким образом, чтобы минимизировать теплопотери. Но с учётом своевременного износа или технологических нарушений в процессе строительства здание может иметь уязвимые места, через которые тепло будет уходить. Для учёта этого параметра в общем расчёте мощности блочно-модульной котельной нужно либо избавиться от теплопотерь, либо включить их в расчёт.

Для устранения теплопотерь нужно провести специальное исследование, например, с помощью тепловизора. Он покажет все места, через которые утекает тепло, и нуждающиеся в утеплении или заделке. Если же решено было не устранять теплопотери, то при расчёте мощности блочно-модульной котельной нужно накинуть на получившуюся мощность процентов 10 для покрытия теплопотерь. Также при расчете необходимо учитывать степень утепленности здания и количество и размер окон и больших ворот. Если имеются большие ворота для заезда фур, например, добавляется около 30 % мощности для покрытия теплопотерь.

Расчёт по площади

Самым простым способом узнать необходимое потребление тепла считается расчёт мощности котельной по площади здания. С годами специалисты уже рассчитали стандартные константы для некоторых параметров теплообмена внутри помещения. Так, в среднем для отопления 10 квадратов площади нужно потратить 1 кВт тепловой энергии. Эти цифры будут актуальны для зданий построенных с соблюдением технологий по теплопотерям и высотой потолка не более 2,7 м. Теперь исходя из общей площади здания можно получить необходимую мощность котельной.

Расчёт по объёму

Более точным, нежели предыдущий метод вычисления мощности, считается расчёт мощности котельной по объёму здания. Здесь можно учесть сразу и высоту потолков. Согласно СНиПам, на отопление 1 кубометра в кирпичном здании приходится затратить в среднем 34 Вт. В нашей фирме мы пользуемся различными формулами для расчета необходимой тепловой мощности, учитывающие степень утепленности здания и его месторасположение, а также необходимую температуру внутри здания.

Что ещё необходимо учесть при расчёте?

Для полного расчёта мощности блочно модельной котельной необходимо будет учесть ещё несколько важных факторов. Один из них - это горячее водоснабжение. Для его расчёта необходимо учесть сколько воды будет ежедневно потребляться всеми членами семьи или производством. Таким образом зная количество потребляемой воды, необходимой температуры и учитывая время года, можно рассчитать правильную мощность котельной. В основном принято добавлять к полученной цифре около 20% на нагрев воды.

Очень важным параметром является размещение отапливаемого объекта. Для применения географических данных при расчёте, нужно обратиться к СНиПам, в которых можно обнаружить карту средних температур для летнего и зимнего периодов. В зависимости от размещения нужно применить соответствующий коэффициент. Например, для средней полосы России актуальна цифра 1. А вот северная часть страны имеет уже коэффициент 1,5-2. Так, получив некую цифру при проведении прошлых исследований нужно произвести умножение полученной мощности на коэффициент, в результате станет известна конечная мощность для текущего региона.

Теперь, перед тем, как рассчитать мощность котельной для конкретного дома нужно собрать как можно больше данных. Имеется дом в Сыктывкарской обл., построенный из кирпича, по технологии и соблюдены все меры по избежанию теплопотерь, площадью 100 кв. м. и высотой потолков 3 м. Таким образом полный объем здания составит 300 метров в кубе. Так как дом кирпичный, нужно умножить эту цифру на 34 Вт. Получается 10,2 кВт.

С учётом северного региона, частых ветров и короткого лета, полученную мощность нужно умножить на 2. Теперь получается уже 20,4 кВт нужно затратить для комфортного проживания или работы. При этом необходимо учесть, что какая-то часть мощности пойдёт на нагревание воды, а это как минимум 20%. Но для запаса лучше взять 25% и умножить на текущую необходимую мощность. В результате чего получится цифра 25,5. Но для надёжной и стабильной работы котельной установки нужно ещё взять запас в 10 процентов для того, чтобы ей не приходилось работать на износ в постоянном режиме. Итого получается 28 кВт.

Вот таким не хитрым образом получилась необходимая для отопления и нагрева воды мощность и теперь можно смело выбирать блочно-модульные котельные, мощность которых соответствует полученной цифре в расчётах.

Данная котельная предназначена для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения. По виду энергоносителя и схеме его подачи потребителю КУ относится к отпускающим пар с возвратом конденсата и горячую воду по закрытой схеме теплоснабжения.

Тепловая мощность КУ определяется суммой часовых расходов теплоты на отопление и вентиляцию при максимально-зимнем режиме, максимально-часовых расходов теплоты на технологические цели и максимально-часовых расходов теплоты на горячее водоснабжение (при закрытых системах тепловых сетей).

Рабочая мощность КУ - суммарная мощность работающих котлоагрегатов при фактической нагрузке в данный период времени. Рабочая мощность определяется исходя из суммы тепловой нагрузки потребителей и тепловой энергии, используемой на собственные нужды котельной. В расчётах также учитываем потери теплоты в пароводяном цикле котельной установки и тепловых сетях.

Определение максимальной производительности котельной установки и количества установленных котлов

Q ку У = Q ov +Q гвс +Q tex +Q ch +ДQ ,Вт (1)

где Q ov , Q гвс, Qтех- расходы теплоты соответственно на отопление и вентиляцию, горячее водоснабжение и на технологические нужды, Вт (по заданию); Qch - расход теплоты на собственные нужды котельной установки, Вт; ДQ - потери в цикле котельной установки и в тепловых сетях (принимаем в размере 3% от суммарной тепловой мощности КУ).

Q гв = 1,5 МВт;

Q гвс = 4,17*(55-15)/(55-5)= 3,34 МВт

Расход теплоты на технологические нужды определяем по формуле:

Qtex =Дtex · (h ПАР -h ХВ), МВт (2)

где Д тех = 10 т/ч = 2,77 кг/с - расход пара на технологию (по заданию); h nap = 2,789 МДж/кг -энтальпия насыщенного пара при давлении 1,4 МПа; h XB = 20,93 кДж/кг = 0,021 МДж/кг - энтальпия холодной (исходной) воды.

Qtex = 2,77 · (2,789 - 0,021) = 7,68 МВт

Тепловая мощность, потребляемая КУ на собственные нужды, зависит от её типа и вида топлива, а также от типа системы теплоснабжения. Она расходуется на подогрев воды перед установкой для её химической очистки, деаэрацию воды, подогрев мазута, обдувку и очистку поверхностей нагрева и др. Принимаем в пределах 10-15 % от внешнего суммарного расхода теплоты на отопление, вентиляцию, ГВС и технологические нужды.

Q cн = 0,15*(4,17+3,34+7,68)= 2,27 МВт

ДQ = 0,03*15,19 = 0,45 МВт

Q ку У = 4,17+3,34+7,68+2,27 +0,45 =18 Вт

Тогда тепловая мощность КУ для трёх режимов работы котельной составит:

1) максимально-зимний:

Q ку м.з = 1,13(Q ОV + Q гвс + Q тex) ;МВт (3)

Q ку м.з = 1,13(4,17+3,34 +7,68) = 17,165 МВт

2) наиболее холодный месяц:

Q ку н.х.м = Q ку м.з *(18-t нв)/(18-t но) ,МВт (4)

Q ку н.х.м =17,165*(18+17)/(18+31)=11,78 МВт

где t но = -31°C - расчетная температура для проектирования отопления - наиболее холодной пятидневки (Коб = 0,92) ; t нв = - 17°С - расчётная температура для проектирования вентиляции - в холодный период года (параметры А) .

Выбор количества КА .

Предварительно количество КА для максимально зимнего периода можно определить по формуле:

Находим по формуле:

Q ка =2,7 (2,789-0,4187)+0,01 5 2,7 (0,826-0,4187)=6,6 МВт

ближайший КА ДКВр-6,5-13

При принятии окончательного решения о количестве КА необходимо выполнить условия:

• 1)количество КА должно быть не менее 2
• 2)в случае выхода из строя одного из котлов, оставшиеся в работе должны обеспечить тепловую мощность наиболее холодного месяца
• 3)необходимо предусмотреть возможность осуществления ремонта КА в летний период (как минимум один котел)

Количество КА для наиболее холодного периода: Q ку н.х.м / Q ка =11,78/6,6=1,78=2 КА

Количество КА для летнего периода:1,13(Q гвс + Qtex)/ Q ка =1,13(3,34+7,68)=1,88=2 КА.

Котельные могут отличаться по поставленным перед ними задачам. Есть теплоисточники, которые направлены только на обеспечение теплом объектов, есть водогрейные, а есть смешанные, вырабатывающие одновременно тепло и горячую воду. Поскольку объекты, обслуживаемые котельной, могут быть разных размеров и потребления, то при строительстве следует особо тщательно подойти к расчету мощности.

Мощность котельной – сумма нагрузок

Чтобы верно определить какой мощности котел следует покупать, нужно учесть ряд параметров. Среди них характеристика подключаемого объекта, его нужды и потребность в резерве. Детально мощность котельной складывается из следующих величин:

• Обогрев помещений. Традиционно берется исходя из площади. Однако следует учитывать также тепловые потери и закладывать в расчет мощность на их компенсацию;
• Технологический запас. В этот пункт входит обогрев самой котельной. Для стабильной работы оборудования необходим определенный тепловой режим. Он указывается в паспорте к оборудованию;
• Горячее водоснабжение;
• Запас. Есть ли в планах увеличение отапливаемой площади;
• Прочие потребности. Планируется ли подключение к котельной хозяйственных построек, бассейнов и прочих помещений.

Зачастую при строительстве рекомендуют закладывать мощность котельной исходя из пропорции 10 кВт мощности на 100 метров квадратных. Однако на деле рассчитать пропорцию куда сложнее. Нужно учесть такие факторы, как «простои» оборудования в сезон непиковых нагрузок, возможные колебания потребления горячей воды, а также проверить насколько целесообразно компенсировать теплопотери здания мощностью котельной. Зачастую экономически выгоднее устранить их другими средствами. Исходя из вышесказанного, становится очевидно, что расчет мощности рациональнее доверять специалистам. Это поможет сохранить не только время, но и деньги.

Проект и монтаж котельной 320 кВт для коттеджа Проект котельной загородного дома Модернизация котельной: проект автоматизации и диспетчеризации

Свод правил по проектированию и строительству СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения» указывает 1:

Расчетная производительность котельной определяется суммой расходов тепла на отопление и вентиляцию при максимальном режиме (максимальные тепловые нагрузки) и тепловых нагрузок на горячее водоснабжение при среднем режиме.

То есть тепловая мощность котельной складывается из максимальных расходов тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и среднего расхода тепла на общие нужды.

На основании этого указания из свода правил проектирования автономных источников теплоснабжения был разработан онлайн-калькулятор, который позволяет рассчитать тепловую мощность котельной.

Расчет тепловой мощности котельной

Для расчета мощности котельной требуется указать общую площадь дома в квадратных метрах, количество проживающих в доме человек и средний расход тепла на прочие нужды.

Расчетные показатели	Мощность
Максимальный расход тепла на отопление	Вт
Максимальный расход тепла на вентиляцию	Вт
Средний расход тепла на прочие нужды (СПА, бассейн и т. п.)	Вт
Максимальный расход тепла на горячее водоснабжение	Вт
Мощность котельной без запаса 6	кВт
Мощность котельной с 15 % запасом 7	кВт

Примечания

1 Свод правил (СП) - документ по стандартизации, утвержденный федеральным органом исполнительной власти России или Государственной корпорацией по атомной энергии «Росатом» и содержащий правила и общие принципы в отношении процессов в целях обеспечения соблюдения требований технических регламентов.

2 Указывается суммарная площадь всех отапливаемых помещений в квадратных метрах, при этом высота помещений принимается в среднем значении, лежащем в пределах 2,7-3,5 метра.

3 Указывается общее количество постоянно проживающих в доме человек. Используется для расчета расхода тепла на горячее водоснабжение.

4 В данной строке указывается суммарная мощность дополнительных потребителей энергии в ваттах (Вт). К ним могут относиться СПА, бассейн, вентиляция бассейна т. п. Эти данные следует уточнить у соответствующих специалистов. При отсутствии дополнительных потребителей тепла строка не заполняется.

5 Если в данной строке нет отметки, то максимальный расход тепла на центральную вентиляцию рассчитывается, исходя из принятых норм расчета. Эти расчетные данные представляются в качестве справки и требуют уточнения при проектировании. Можно рекомендовать учитывать максимальный расход тепла на общую вентиляцию и в случае её отсутствия, к примеру, для компенсации теплопотерь системой отопления при проветривании или при недостаточной герметичности конструкции здания, однако решение о необходимости учета тепловых нагрузок на нагрев воздуха в системе вентиляции остается за пользователем.

7 Рекомендованная мощность с запасом для котлов (теплогенераторов), которая обеспечивает оптимальную работу котлов без полной нагрузки, что продлевает срок их эксплуатации. Решение о необходимости применения запаса мощности остается за пользователем или проектировщиком.

Чтобы обеспечить комфортную температуру на протяжении всей зимы котел отопления должен выдавать такое количество тепловой энергии, которое необходимо для восполнения всех потерь тепла здания/помещения. Плюс к этому необходимо иметь еще и небольшой запас мощности на случай аномальных холодов или расширения площадей. О том, как рассчитать требуемую мощность и поговорим в этой статье.

Для определения производительности отопительного оборудования нужно в первую очередь определить потери тепла здания/помещения. Такой расчет называется теплотехническим. Это один из самых сложных расчетов в отрасли, так как требуется учесть много составляющих.

Безусловно, на величину теплопотерь, влияют материалы, которые использовались при возведении дома. Потому учитываются стройматериалы, из которых изготовлен фундамент, стены, пол, потолок, перекрытия, чердак, кровля, оконные и дверные проемы. Принимается во внимание тип разводки системы и наличие теплых полов. В некоторых случаях считают даже наличие бытовой техники, которая во время работы выделяет тепло. Но совсем не всегда требуется такая точность. Есть методики, которые позволяют быстро прикинуть требуемую производительность отопительного котла, не погружаясь в дебри теплотехники.

Расчет мощности котла отопления по площади

Для приблизительной оценки требуемой производительности теплового агрегата достаточно площади помещений. В самом простом варианте для средней полосы России считают, что 1кВт мощности может обогреть 10м 2 площади. Если у вас дом площадью 160м2, мощность котла для его обогрева — 16кВт.

Эти расчеты приблизительны, ведь не учитывается ни высота потолков, ни климат. Для этого существуют выведенные опытным путем коэффициенты, при помощи которых вносятся соответствующие корректировки.

Указанная норма — 1кВт на 10м 2 подходит для потолков 2,5-2,7м. Если у вас потолки в помещении выше, нужно вычислять коэффициенты и пересчитывать. Для этого высоту ваших помещений делим на стандартную 2,7м и получаем поправочный коэффициент.

Расчет мощности котла отопления по площади — самый простой способ

Например, высота потолков 3,2м. Считаем коэффициент: 3,2м/2,7м=1,18 округляем, получаем 1,2. Выходит, что для обогрева помещения 160м 2 с высотой потолков 3,2м требуется отопительный котел мощностью 16кВт*1,2=19,2кВт. Округляют обычно в большую сторону, так что 20кВт.

Чтобы учесть климатические особенности есть уже готовые коэффициенты. Для России они такие:

• 1,5-2,0 для северных регионов;
• 1,2-1,5 для подмосковных регионов;
• 1,0-1,2 для средней полосы;
• 0,7-0,9 для южных регионов.

Если дом находится в средней полосе, чуть южнее Москвы, применяют коэффициент 1,2 (20кВт*1,2=24кВт), если на юге России в Краснодарском крае, например, коэффициент 0,8, то есть мощность требуется меньше (20кВт*0,8=16кВт).

Расчет отопления и подбор котла — важный этап. Неправильно найдете мощность и можете получить такой результат…

Это основные факторы, которые учитывать необходимо. Но найденные значения справедливы, если котел будет работать только на отопление. Если требуется еще и греть воду, нужно добавить 20-25% от рассчитанной цифры. Потом требуется добавить «запас» на пиковые зимние температуры. Это еще 10%. Итого получаем:

• Для отопления дома и ГВС в средней полосе 24кВт+20%=28,8кВт. Потом запас на холода — 28,8кВт+10%=31,68кВт. Округляем и получаем 32кВт. Если сравнивать с первоначальной цифрой в 16кВт, разница получается в два раза.
• Дом в Краснодарском крае. Добавляем мощность для нагрева горячей воды: 16кВт+20%=19,2кВт. Теперь «запас» на холода 19,2+10%=21,12кВт. Округляем: 22кВт. Разница не столь разительная, но тоже достаточно приличная.

Из примеров видно, что учитывать хотя-бы эти значения нужно обязательно. Но очевидно, что в расчете мощности котла для дома и квартиры, разница быть должна. Можно пойти тем же путем и использовать коэффициенты для каждого фактора. Но есть более простой способ, который позволяет внести коррекции за один раз.

При расчете котла отопления для дома применяется коэффициент 1,5. Он учитывает наличие теплопотерь через кровлю, пол, фундамент. Справедлив при средней (нормальной) степени утепления стен — кладка в два кирпича или аналогичные по характеристикам стройматериалы.

Для квартир применяются другие коэффициенты. Если сверху находится отапливаемое помещение (другая квартира) коэффициент 0,7, если отапливаемый чердак — 0,9, если неотапливаемый чердак — 1,0. Нужно найденную по описанной выше методике мощность котла умножить на один из этих коэффициентов и получите достаточно достоверное значение.

Чтобы продемонстрировать ход вычислений, произведем расчет мощности газового котла отопления для квартиры 65м 2 с потолками 3м, которая расположена в средней полосе России.

1. Определяем требуемую мощность по площади: 65м 2 /10м 2 =6,5кВт.
2. Вносим поправку на регион: 6,5кВт*1,2=7,8кВт.
3. Котел будет греть воду, потому добавляем 25% (любим погорячее) 7,8кВт*1,25=9,75кВт.
4. Добавляем 10% на холода: 7,95кВт*1,1=10,725кВт.

Теперь результат округляем и получаем: 11Квт.

Указанный алгоритм справедлив для подбора отопительных котлов на любом виде топлива. Расчет мощности электрического котла отопления ничем не будет отличаться от расчета котла твердотопливного, газового или на жидком топливе. Основное — производительность и эффективность котла, а теплопотери от типа котла не изменяются. Весь вопрос в том, как потратить меньше энергоносителей. А это уже область утепления.

Мощность котла для квартир

При расчете отопительного оборудования для квартир можно пользоваться нормами СНиПа. Использование этих норм еще называют расчетом мощности котла по объему. СНиП задает требуемое количество тепла на обогрев одного кубического метра воздуха в типовых постройках:

• на обогрев 1м 3 в панельном доме требуется 41Вт;
• в кирпичном доме на м 3 идет 34Вт.

Зная площадь квартиры и высоту потолков, найдете объем, затем, умножив на норму в узнаете мощность котла.

Для примера посчитаем требуемую мощность котла для помещений в кирпичном доме площадью 74м 2 с потолками 2,7м.

1. Вычисляем объем: 74м 2 *2,7м=199,8м 3
2. Считаем по норме сколько нужно будет тепла: 199,8*34Вт=6793Вт. Округляем и переводим в киловатты, получаем 7кВт. Это и будет необходимая мощность, которую должен выдавать тепловой агрегат.

Несложно посчитать мощность для такого же помещения, но уже в панельном доме: 199,8*41Вт=8191Вт. В принципе, в теплотехнике округляют всегда в большую сторону, но можно принять во внимание остекление ваших окон. Если на окнах энергосберегающие стеклопакеты, можно округлять в меньшую сторону. Считаем, что стеклопакеты хорошие и получаем 8кВт.

Выбор мощности котла зависит от типа здания — для обогрева кирпичных требуется меньше тепла, чем панельных

Далее нужно, так же как и в расчете для дома, учесть регион и необходимость подготовки горячей воды. Актуальна и поправка на аномальные холода. Но в квартирах большую роль играет расположение комнат и этажность. Принимать во внимание нужно стены, выходящие на улицу:

• Одна наружная стена — 1,1
• Две — 1,2
• Три — 1,3

После того, как учтете все коэффициенты, получите достаточно точное значение, на которое можно опираться при выборе техники для отопления. Если хотите получить точный теплотехнический расчет, его нужно заказывать в профильной организации.

Есть еще один метод: определить реальные потери при помощи тепловизора — современного прибора, который покажет к тому же места, через которые утечки тепла идут более интенсивно. Заодно сможете устранить и эти проблемы и улучшить теплоизоляцию. И третий вариант — воспользоваться программой-калькулятором, который посчитает все вместо вас. Нужно только выбрать и/или проставить требуемые данные. На выходе получите расчетную мощность котла. Правда, тут есть определенная доля риска: непонятно насколько верные алгоритмы заложены в основу такой программы. Так что все-таки придется еще хотя-бы приблизительно просчитать для сравнения результатов.

Надеемся, у вас теперь есть представление о том, как рассчитать мощность котла. И вас не путает, что это , а не твердотопливный, или наоборот.

Возможно, вас заинтересуют статьи о том, и . Для того чтобы иметь общее представление об ошибках, которые часто встречаются при планировании системы отопления смотрите видео.